package com.example.demo.algorithm.priority;

/**
 * @Author: xiatian
 * @CreateTime: 2022/1/31 11:10 上午
 * @Description: 最小优先队列
 */
public class MinPriorityQueue<T extends Comparable<T>> {
    //存储堆中的元素
    private T[] items;
    //记录堆中的元素个数
    private int N;

    public MinPriorityQueue(int capacity) {
        items = (T[]) new Comparable[capacity + 1];
        N = 0;
    }

    //获取队列中的元素的个数
    public int size() {
        return N;
    }

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return N == 0;
    }

    /**
     * 判断堆中索引处的元素是否小于索引j处的元素
     *
     * @param i
     * @param j
     * @return
     */
    private boolean less(int i, int j) {
        return items[i].compareTo(items[j]) < 0;
    }

    /**
     * 交换堆中索引和j索引处的值
     *
     * @param i
     * @param j
     */
    private void exch(int i, int j) {
        T temp = items[i];
        items[i] = items[j];
        items[j] = temp;
    }

    /**
     * 往堆中插入一个元素
     *
     * @param t
     */
    public void insert(T t) {
        items[++N] = t;
        swim(N);
    }

    /**
     * 删除堆中最小的元素，并返回这个最小的元素
     *
     * @return
     */
    public T delMin() {
        T min = items[1];
        exch(1, N);
        N--;
        sink(1);
        return min;
    }

    /**
     * 使用上浮算法，使索引k处的元素能在堆中处于一个正确的位置
     *
     * @param k
     */
    private void swim(int k) {
        //通过循环，不断比较当前节点和其父节点，如果父节点的值比当前节点的值大，则交换位置
        while (k > 1) {
            if (less(k, k / 2)) {
                exch(k, k / 2);
            }
            //变换k的位置继续比较
            k = k / 2;
        }
    }

    /**
     * 使用下沉的算法，使索引k的元素能在堆中处于一个正确的位置
     *
     * @param k
     */
    private void sink(int k) {
        while (2 * k <= N) {
            //找到k处的子节点的最小值
            int minChildIndex = 2 * k;
            if (2 * k + 1 <= N) {
                if (less(2 * k + 1, 2 * k)) {
                    minChildIndex = 2 * k + 1;
                }
            }
            //如果k的元素小于子节点的最大值，则结束循环
            if (less(k, minChildIndex)) {
                break;
            }
            //判断k处的元素和子节点的最小元素的大小，如果k的元素大于子节点的最大值，则交换位置
            exch(k, minChildIndex);
            //变换k的值
            k = minChildIndex;
        }
    }


}
